02传感器的基本知识0.ppt

第二章 传感器的基本知识 传感器的基本概念 测量误差 传感器的静态特性和动态特性 传感器的发展 一、传感器的基本概念 传感器的概念 作用 结构类型 分类 1. 传感器的概念 广义： 传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。 狭义： 传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。 二、测量误差 1 误差: 绝对误差；相对误差 （4）重复性：按同一方向进行多次全量程实验时输出特性曲线的不一致程度。 式中： yF●S ——实验次数； ——第i次实验值； ——实验值的算术平均值。 （5）分辨率与分辨力 传感器能够测量到的最小输入变化值,称为分辨力——代表了传感器的最小量程 分辨率用来表示分辨质量： 平均分辨率为 ： （满量程） 最大分辨率为： （满量程） 2. 动态特性 传感器输出信号跟踪输入信号变化的特性就是响应特性，即为动态特性。 动态特性问题较为复杂，为简化问题，通过阶跃响应来研究动态特性。 * * * * 2．传感器的作用 l ）信息的收集 2）信息数据的转换 3）控制信息的采集 任务 ：①将被测量——转换——为特定的非电量 （如应变、位移等）； 　　　 ②将非电量——转换——为电参数 （电阻、电感、电容、电势等）； 　　　 ③将电参数——变换——为电量 （电压或电流）。 构成：①敏感元件——完成任务① ； 　　　 ②转换元件——完成任务② ； 　　　 ③测量电路——完成任务③ 。 3. 传感器的结构类型 传感器的结构类型有4种 ① A型结构的传感器 敏感元件 这种传感器的敏感元件、转换元件和测量电路是合一的，把感应到的外界非电量的变化直接转换成电量（电荷、电势）输出。 如：热电偶、磁电式传感器、光电池和压电式传感器，其转换元件多是有源元件，被称为电量传感器。 被测量 电量 ② B型结构的传感器 敏感元件 + 测量电路 这些传感器的敏感元件和转换元件是同一元件。如：热敏电阻式传感器、电容式传感器、感应同步器、角度编码器等 。 被测量 电量 ③ C型结构的传感器 敏感元件 + 转换元件 + 测量电路 这种传感器有电阻应变式传感器、电位器传感器、电感式传感器、压磁式传感器。 B型和C型也被称为电参数传感器。 电量 被测量 ④ D型结构的传感器 正向传感器 负向传感器 将两个传感器构造成一个测量正增益变化（+△X），一个测量负增益变化（-△X），它们的输出（+△y和-△y）经差动电路处理后再输出,这就是D型结构的传感器，也称为差动结构型传感器。 差动电路 被测量 电量 +△X -△X +△y -△y 线圈1、线圈2构成两个B型传感器，当衔铁移动时一个线圈的电感增大，另一个线圈的电感减小,变压器电桥将两差动变化的感抗变换成电压输出。 线圈：直接感应衔铁的移动并将其转换成电参数（感抗）输出——它是敏感元件与转换元件合一的敏感元件。变压器电桥：将电参数转换成电量——它是转换元件。 3. 传感器的分类（三种方法--1） ①按被测物理量性质（输入量）分类 如位移传感器、速度传感器、负荷传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器…… ——适合于根据被测量选择相对应的传感器。 3. 传感器的分类（三种方法--2） ②按工作原理（转换原理）分类 如电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电传感器…… ——能够从基本原理上归纳传感器的共性和特性。 3. 传感器的分类（三种方法--3） ③按能量的传递方式分类 将非电量转换成电量的转换元件均可分为两类 ——有源元件和无源元件。 1） 绝对误差: x—实际值，测量得到的结果； A0—真值，被测量本身所具有的真正值。 示值误差: A—标准测量装置所测得值或无限次测量结果的 算术平均值。 测 量 值 x A B 测量值x 真 值 A 误差Δx A与B两个测量结果哪个更准确？ 误差Δx 实际相对误差： 示值相对误差： 满度（引用）相对误差： xm—测量装置的满量程。 用相对误差来说明测量的质量——谁测量的更准确。 2） 相对误差: （a）有精密度，无准确度。 （b）有准确度，无精密度。 （c）有准确度，也有精密度——有精确度